Der Prozess der Ionenbeschichtung von Hohlkathoden verläuft wie folgt:
1. Legen Sie die Chin-Barren in den Einsturz.
2. Einspannen des Werkstücks.
3. Nach Evakuierung auf 5×10-3Pa wird Argongas aus dem Silberrohr in die Beschichtungskammer eingeleitet, und der Vakuumpegel beträgt etwa 100Pa.
4. Schalten Sie die Vorspannungsversorgung ein.
5. Nach dem Einschalten der Lichtbogenleistung zur Zündung der Hohlkathodenentladung entsteht im Knopfrohr eine Glimmentladung. Die Entladungsspannung beträgt 800–1000 V, der Zündstrom 30–50 A. Aufgrund des Hohlkathodeneffekts der Glimmentladung und der hohen Stromdichte bombardiert die hohe Dichte an Ionen im Silberrohr die Wand des Knopfrohrs. Dadurch erwärmt sich die Rohrwand rasch, und es kommt zu einem Elektronenfluss. Der Entladungsmodus ändert sich abrupt von der Glimmentladung zur Lichtbogenentladung. Die Spannung beträgt 40–70 V, der Strom 80–300 A. Die Temperatur des Silberrohrs erreicht über 2300 K, es glüht und emittiert einen hochdichten Elektronenstrahl, der zur Anode schießt.
6. Einstellung des Vakuumniveaus. Das Vakuumniveau für die Glimmentladung aus der Hohlkathodenkanone beträgt etwa 100 Pa, das für die Beschichtung erforderliche Vakuumniveau liegt bei 8 × 10⁻¹ bis 2 Pa. Daher sollte nach dem Zünden des Lichtbogens die Zufuhr von Argongas so schnell wie möglich reduziert und das Vakuumniveau auf einen für die Beschichtung geeigneten Bereich eingestellt werden.
7. Titanbeschichtete Grundschicht. Elektronenfluss auf den anodisch kollabierten Chin-Metallbarren, Umwandlung von kinetischer Energie in thermische Energie, Verdampfung des Chin-Metalls durch Erhitzen, Dampfatome erreichen das Werkstück und bilden einen Titanfilm.
8. TiN-Abscheidung. Stickstoffgas wird in die Beschichtungskammer geleitet. Stickstoffgas und verdampfte Atome werden in Stickstoff- und Titanionen ionisiert. Oberhalb des Tiegels ist die Wahrscheinlichkeit inelastischer Stöße von Titandampfatomen mit dichten Strömen niederenergetischer Elektronen hoch. Die Metalldissoziationsrate beträgt 20–40 %. Titanionen reagieren bevorzugt chemisch mit dem Reaktionsgas Stickstoff und scheiden sich zu einer Nitridmantelschicht ab. Die Hohlkathodenkanone dient sowohl als Verdampfungsquelle als auch als zusätzliche Ionisationsquelle. Während der Beschichtung muss der Strom der elektromagnetischen Spule um den Tiegel herum angepasst werden, um den Elektronenstrahl auf das Zentrum des Kollapses zu fokussieren und so die Leistungsdichte des Elektronenflusses zu erhöhen.
9. Strom abschalten. Nachdem die Schichtdicke die vorgegebene Schichtdicke erreicht hat, schalten Sie die Lichtbogenstromversorgung, die Vorspannungsstromversorgung und die Luftzufuhr aus.
Veröffentlichungsdatum: 08.07.2023